(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さよりも幅の広い複数の角形電池が電池ホルダーでもって積層状態に固定されてなる電池ブロックと、この電池ブロックの角形電池を冷却する冷却パイプと、この冷却パイプに冷媒を供給する冷媒供給機からなるバッテリシステムであって、
前記角形電池は、四角形である外周面のひとつの面に設けられる正負の電極端子と、該角形電池と前記冷却パイプとの間に設けられる絶縁材とを有し、
前記電池ブロックは、前記電極端子を設けてなる面を同一平面に配置するように複数積層される前記角形電池と、積層される前記複数の角形電池の間に挾着され、隣接する角形電池を絶縁する複数のスペーサとを含み、
前記冷却パイプが電池ブロックの表面であって、正負の電極端子の反対側の表面に熱結合状態で配設されて、循環される冷媒でもって角形電池を冷却するようにしてなるバッテリシステム。
【請求項２】
前記冷却パイプが、角形電池と平行に配管されて角形電池を冷却する平行配管部を有するようにしてなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
【請求項３】
前記冷却パイプの平行配管部が、電池ブロックの底面であって、角形電池の下方に配管されてなる請求項２に記載されるバッテリシステム。
【請求項４】
前記冷却パイプの平行配管部が、電池ブロックの底面であって、隣接する角形電池の間であって、隣接する角形電池に跨って配管されてなる請求項２に記載されるバッテリシステム。
【請求項５】
前記冷却パイプの平行配管部が、電池ブロックの中央部において、端部よりも密に配管されてなる請求項２に記載されるバッテリシステム。
【請求項６】
前記冷却パイプの平行配管部が、電池ブロックの端部において、中央部よりも密に配管されてなる請求項２に記載されるバッテリシステム。
【請求項７】
前記冷却パイプが角形電池に直接に熱結合されてなる請求項１または２に記載されるバッテリシステム。
【請求項８】
前記冷却パイプの平行配管部が扁平部を有する断面形状としており、扁平部を角形電池に熱結合してなる請求項１ないし７のいずれかに記載されるバッテリシステム。
【請求項９】
前記冷却パイプが冷却プレートに内蔵され、冷却パイプが冷却プレートを介して角形電池を冷却する請求項１ないし６のいずれかに記載されるバッテリシステム。
【請求項１０】
前記角形電池が上面に電極端子を配置して、前記冷却パイプが角形電池の底面に配設されてなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の角形電池を積層状態で連結して電池ブロックとし、この電池ブロックを冷媒で冷却するバッテリシステムに関し、とくに、ハイブリッドカー等の車両用の電源に最適なバッテリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の角形電池を備えるバッテリシステムは、出力電圧を高くできることから、大きな電流で充放電される。とくに、車両用の電源装置に使用されるバッテリシステムは、車両を加速するときに大きな電流で放電され、また、回生制動等の状態では、大きな電流で充電される。大きな電流で充放電されるバッテリシステムは、温度が上昇することから、空気や冷媒で強制的に冷却している。空気による冷却は、冷却構造を簡単にできる。ただ、空気は熱容量が小さいことから、電池の発熱量が著しく大きくなる状態では速やかに冷却するのが難しい。また、冷却量を大きくするために送風する空気の風量を増加すると、騒音レベルが高くなる欠点もある。さらに、空気を強制送風して冷却する構造は、空気に含まれるゴミなどが堆積して冷却効率が経時的に低下する弊害もある。この欠点は、電池に冷却パイプを熱結合するように配管し、この冷却パイプを冷媒で冷却する構造で解消できる。（特許文献１参照）
【特許文献１】実公昭３４−１６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１は、積層している角形電池の間に冷却パイプを配管している。冷却パイプは供給される冷却水で冷却されて角形電池を冷却する。この構造は、冷却水で角形電池を効率よく冷却できるが、冷却パイプを角形電池の間に配管するので、多数の角形電池を積層するバッテリシステムにあっては、冷却パイプの配管が極めて複雑になる。
【０００４】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単に配管できる冷却パイプでもって角形電池を効率よく冷却できるバッテリシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のバッテリシステムは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
バッテリシステムは、厚さよりも幅の広い複数の角形電池１、９１が電池ホルダー４、９４でもって積層状態に固定されてなる電池ブロック３、９３と、この電池ブロック３、９３の角形電池１、９１を冷却する冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６と、この冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６に冷媒を供給する冷媒供給機７、２７からなる。角形電池１、９１は、四角形である外周面のひとつの面に正負の電極端子を設け、さらに角形電池１、９１と冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６との間に絶縁材を設けており、この電極端子を設けてなる面を同一平面に配置するように複数の角形電池を積層している。電池ブロックは、さらに、積層される角形電池１、９１の間に隣接する角形電池１、９１を絶縁するスペーサを設けている。またバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６を、電池ブロック３、９３の表面であって、正負の電極端子の反対側の表面に熱結合状態で配設しており、循環される冷媒でもって角形電池１、９１を冷却している。
【０００６】
本発明の請求項２のバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６が角形電池１と平行に配管されて角形電池１を冷却する平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ、５６Ａ、６６Ａ、７６Ａ、８６Ａを有する。
【０００７】
さらに、本発明の請求項３のバッテリシステムは、冷却パイプ６、５６の平行配管部６Ａ、５６Ａを、電池ブロック３の底面であって、角形電池１の下方に配管している。
【０００８】
また、本発明の請求項４のバッテリシステムは、冷却パイプ２６、６６の平行配管部２６Ａ、６６Ａを、電池ブロック３の底面であって、隣接する角形電池１の間であって、隣接する角形電池１に跨って配管している。
【０００９】
本発明の請求項５のバッテリシステムは、冷却パイプ３６、７６の平行配管部３６Ａ、７６Ａを、電池ブロック３の中央部において、端部よりも密に配管している。
【００１０】
本発明の請求項６のバッテリシステムは、冷却パイプ４６、８６の平行配管部４６Ａ、８６Ａを、電池ブロック３の端部において、中央部よりも密に配管している。
【００１１】
本発明の請求項７のバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、４６、９６を角形電池１、９１に直接に熱結合している。
【００１２】
本発明の請求項８のバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、４６、９６の平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ、９６Ａを、扁平部６ａ、２６ａ、３６ａ、４６ａ、９６ａを有する断面形状としており、扁平部６ａ、２６ａ、３６ａ、４６ａ、９６ａを角形電池１、９１に熱結合している。
【００１３】
本発明の請求項９のバッテリシステムは、冷却パイプ５６、６６、７６、８６を冷却プレート８、６８、７８、８８に内蔵しており、冷却パイプ５６、６６、７６、８６が冷却プレート８、６８、７８、８８を介して角形電池１を冷却している。
【００１４】
本発明の請求項１０のバッテリシステムは、角形電池の上面に電極端子を配置して、冷却パイプを角形電池の底面に配設している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のバッテリシステムは、簡単に配管できる冷却パイプでもって、角形電池を効率よく冷却できる特徴がある。とくに、多数の角形電池を積層するバッテリシステムにおいて、簡単な構造で角形電池を効率よく静かに冷却できる特徴がある。それは、本発明のバッテリシステムが、冷却パイプを電池ブロックの表面に熱結合状態で配設して、循環される冷媒でもって角形電池を冷却するからである。
【００１６】
とくに、本発明の請求項２のバッテリシステムは、冷却パイプに、角形電池と平行に配管してなる平行配管部を設けて、この平行配管部で角形電池を冷却するので、冷却パイプでもって、より効率よく角形電池を冷却できる特徴がある。それは、角形電池と平行に配管される平行配管部が、角形電池と効率よく熱結合できる状態に配管されるからである。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３のバッテリシステムは、冷却パイプの平行配管部を、電池ブロックの底面であって、角形電池の下方に配管しているので、平行配管部でもって、角形電池を底から最も効率よく冷却できる。
【００１８】
また、本発明の請求項４のバッテリシステムは、冷却パイプの平行配管部を、電池ブロックの底面であって、隣接する角形電池の間であって、隣接する角形電池に跨って配管しているので、隣接する角形電池を、効果的に冷却しながら、冷却パイプで下方からしっかりと支持できる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項５のバッテリシステムは、冷却パイプの平行配管部を、電池ブロックの中央部において端部よりも密に配管しているので、中央部の角形電池をより効率よく冷却できる。とくに、この構造は、電池ブロックの中央部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池を均一に冷却できる。
【００２０】
また、本発明の請求項６のバッテリシステムは、冷却パイプの平行配管部を、電池ブロックの端部において中央部よりも密に配管しているので、端部に積層される角形電池をより効率よく冷却できる。とくに、この構造は、電池ブロックの端部の角形電池の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池を均一に冷却できる。
【００２１】
さらに、本発明の請求項７のバッテリシステムは、冷却パイプを角形電池に直接に熱結合しているので、冷却パイプでもって、角形電池を効率よく冷却できる。
【００２２】
さらにまた、本発明の請求項８のバッテリシステムは、冷却パイプの平行配管部を、扁平部を有する断面形状として、扁平部を角形電池に熱結合しているので、冷却パイプと角形電池が熱結合する面積を大きくして、冷却パイプでもって角形電池を効率よく冷却できる。
【００２３】
さらに、本発明の請求項９のバッテリシステムは、冷却パイプを冷却プレートに内蔵しており、冷却パイプが冷却プレートを介して角形電池を冷却するので、冷却プレートと角形電池との熱伝導面積を広くして、冷却プレートで角形電池を効率よく冷却できる。とくに、この構造は、冷却パイプで冷却プレートを効率よく冷却できる構造として、冷却パイプで角形電池を効率よく冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２５】
図１ないし図３は第１の実施例を、図４ないし図６は第２の実施例を、図７と図８は第３の実施例を、図９と図１０は第４の実施例を、図１１ないし図１３は第５の実施例を、図１４ないし図１６は第６の実施例を、図１７ないし図１９は第７の実施例を、図２０ないし図２２は第８の実施例を、図２３ないし図２５は第１０の実施例を、さらに、図２６は第１１の実施例を示している。これらの図において、同じ構成要素については、同符号を付している。
【００２６】
これらの実施例に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用され、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００２７】
以下の実施例に示すバッテリシステムは、厚さよりも幅の広い複数の角形電池１、９１、１０１を電池ホルダー４、９４、１０４で積層状態に連結している電池ブロック３、９３、１０３と、この電池ブロック３、９３、１０３の角形電池１、９１、１０１を冷却する冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６、１０６と、この冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６、１０６に冷媒を供給する冷媒供給機７、２７とを備える。
【００２８】
図１ないし図２２に示すバッテリシステムは、角形電池１を２列の電池ユニット２として電池ホルダー４で固定している。２列の電池ユニット２は、同じ数の角形電池１を積層している。図の電池ブロック３は、各々の電池ユニット２に１１個の角形電池１を積層しているので、全体で２２個の角形電池１を備える。電池ブロック３は、２列の電池ユニット２を互いに接近し、かつ２列の電池ユニット２の角形電池１を平行な姿勢として電池ホルダー４で固定している。この電池ブロック３は、互いに隣接する電池ユニット２の角形電池１を同一面内に配設する。ただし、本発明のバッテリシステムは、角形電池を必ずしも２列の電池ユニットとして電池ホルダーで固定する必要はなく、たとえば、角形電池を１列に積層し、あるいは３列以上の電池ユニットとして配列することもできる。 
【００２９】
電池ブロック３は、積層している角形電池１の間にスペーサ（図示せず）を挟着している。スペーサは、隣接する角形電池１を絶縁する。このスペーサは、両面に角形電池１を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する角形電池１を位置ずれしないように積層できる。スペーサで絶縁して積層される角形電池１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。金属製の外装缶は、熱伝導に優れて、全体を効率よく均一な温度にできる。このため、角形電池の底面を冷却パイプで冷却して、角形電池の全体の温度差を小さくできる。ただし、本発明のバッテリシステムは、角形電池の外装缶をプラスチックなどの絶縁材とすることもできる。この角形電池は、スペーサを挟着することなく積層して電池ブロックにできる。ただ、角形電池の間にスペーサを挟着する構造は、スペーサをプラスチック等の熱伝導率の小さい材質で製作して、隣接する角形電池の熱暴走を効果的に防止できる効果もある。
【００３０】
角形電池１は、図に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック３としている。この角形電池１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図の角形電池１は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池ブロック３としている。角形電池１は、上面の両端部には正負の電極端子５を突出して設けており、上面の中央部には安全弁の開口部１Ａを設けている。さらに、図の角形電池１は、正負の電極端子５を互いに逆方向に折曲すると共に、隣接する角形電池同士では、正負の電極端子５を互いに対向する方向に折曲している。図のバッテリシステムは、隣接する角形電池１の正負の電極端子５を積層状態で連結して、互いに直列に接続している。積層状態で連結される電極端子は、図示しないが、ボルトとナット等の連結具で連結される。ただ、角形電池は、正負の電極端子をバスバーで連結して互いに直列に接続することもできる。隣接する角形電池を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する角形電池を並列に接続することもできる。
【００３１】
電池ブロック３は、角形電池１を積層して電池ホルダー４で固定している。この電池ホルダー４は、積層する角形電池１を挟着する一対の挟着プレート１０と、この挟着プレート１０を連結する連結材１１からなる。電池ブロック３は、両端に挟着プレート１０を配設して、一対の挟着プレート１０を連結材１１で連結して、積層している角形電池１を電池ホルダー４で積層状態に固定している。挟着プレート１０は、２個の角形電池１を左右に並べた外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結材１１は、両端を内側に折曲して設けた折曲片１１Ａを、挟着プレート１０に止ネジ（図示せず）で固定している。
【００３２】
図の挟着プレート１０は、連結材１１の折曲片１１Ａを連結する連結孔（図示せず）を設けている。図の挟着プレート１０は、両側の四隅部に４個の連結孔を設けている。連結孔は雌ネジ穴である。この挟着プレート１０は、折曲片１１Ａを貫通する止ネジを雌ネジ穴にねじ込んで連結材１１を固定することができる。
【００３３】
図１ないし図１０に示す冷却パイプ６、２６、３６、４６は、電池ブロック３の表面に熱結合状態で配管されて、循環される冷媒でもって角形電池１を冷却する。図のバッテリシステムは、電池ブロック３の底面に冷却パイプ６、２６、３６、４６を配設して、電池ブロック３を下から冷却する。ただし、本発明のバッテリシステムは、冷却パイプを電池ブロックの底面に配設する構造には特定しない。図２３ないし図２５に示すように、電池ブロック１０３の側面となる、角形電池１０１の底面に冷却パイプ１０６を配管して、角形電池１０１を冷却することができる。
【００３４】
図１ないし図１０、及び図２３ないし図２５のバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、４６、９６、１０６を直接に角形電池１、９１、１０１に接触するように配管して、すなわち角形電池１、９１、１０１に直接に熱結合して角形電池１、９１、１０１を冷却する。図１１ないし図２２、及び図２６のバッテリシステムは、冷却パイプ５６、６６、７６、８６、１１６を冷却プレート８、６８、７８、８８、１１８に内蔵し、この冷却プレート８、６８、７８、８８、１１８を角形電池１、１０１に接触して熱結合している。これらのバッテリシステムは、冷却パイプ５６、６６、７６、８６、１１６が冷却プレート８、６８、７８、８８、１１８を介して角形電池１、１０１を冷却する。
【００３５】
角形電池の外装缶と、冷却パイプや冷却プレートを金属製とするバッテリシステムは、冷却パイプや冷却プレートと角形電池とを絶縁する。冷却パイプや冷却プレートは角形電池を冷却するので、これらは角形電池から絶縁されるが熱結合する状態で固定される。冷却パイプや冷却プレートと角形電池との絶縁は、その境界に熱伝導の優れた絶縁材を設けて実現する。ただし、外装缶を絶縁材とする角形電池は、絶縁することなく冷却パイプや冷却プレートに接触して固定することができる。冷却パイプや冷却プレートが隣接する角形電池をショートさせないからである。
【００３６】
さらに、図１ないし図２２に示す冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６は、角形電池１と平行に配管されて角形電池１を冷却する平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ、５６Ａ、６６Ａ、７６Ａ、８６Ａを有するように配管される。図の冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６は、一本の金属管を折曲加工して製作される。金属管は、熱伝導の優れた銅管やアルミニウム管である。図の冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６は、平行に配管される直線部の端をＵ曲部で連結する形状に金属管を折曲加工して製作される。平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ、５６Ａ、６６Ａ、７６Ａ、８６Ａは同一面内にあって、電池ブロック３の表面に熱結合される。
【００３７】
図１ないし図３のバッテリシステムは、冷却パイプ６の平行配管部６Ａを角形電池１の底面であって、角形電池１の下方に配管している。平行配管部６Ａは、角形電池１の底面に接触して固定され、すなわち各々の角形電池１の真下に配管されて角形電池１を底から冷却する。この冷却パイプ６は、平行配管部６Ａでもって最も効率よく角形電池１を冷却できる。さらに、この冷却パイプ６は、上面に扁平部６ａを設ける断面形状として、扁平部６ａを角形電池１に広い面積で接触して固定している。図のバッテリシステムは、冷却パイプ６の全体を扁平部６ａのある形状とするが、冷却パイプは、平行配管部のみを扁平部のある形状とすることもできる。冷却パイプ６に扁平部６ａを設けて、この扁平部６ａを角形電池１に接触させるバッテリシステムは、冷却パイプ６と角形電池１とが熱結合する面積が大きく、冷却パイプ６でもって効率よく角形電池１を冷却できる。
【００３８】
さらに、図４ないし図６のバッテリシステムは、冷却パイプ２６の平行配管部２６Ａを角形電池１の底面であって、隣接する角形電池１の間に配管する。この冷却パイプ２６は、隣接する角形電池１に跨って配管される。この冷却パイプ２６は、隣接する角形電池１を載せて支持するので、冷却パイプ２６でもって積層される角形電池１を強固に、すなわち上下に位置ずれしないように、しっかりと支持する。このため、冷却パイプ２６が角形電池１を効果的に冷却しながら、積層する角形電池１を強固に固定する。とくに、図４ないし図６のバッテリシステムは、冷却パイプ２６に扁平部２６ａを設けて、この扁平部２６ａに隣接する角形電池１を跨るように載せて熱結合するので、冷却パイプ２６で角形電池１を効果的に冷却しながら、角形電池１をしっかりと強固に固定できる。
【００３９】
また、図７ないし図１０のバッテリシステムは、電池ブロック３の両端部と中央部で平行配管部３６Ａ、４６Ａの密度を変更している。図７と図８のバッテリシステムは、冷却パイプ３６の平行配管部３６Ａを、電池ブロック３の中央部において端部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、中央部の角形電池１をより効率よく冷却できる。このため、電池ブロック３の中央部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。また、図９と図１０のバッテリシステムは、冷却パイプ４６の平行配管部４６Ａを、電池ブロック３の端部において中央部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、端部に積層される角形電池１をより効率よく冷却できる。このため、電池ブロック３の端部の角形電池１の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。図７ないし図１０に示す冷却パイプ３６、４６も、扁平部３６ａ、４６ａを設けて、この扁平部３６ａ、４６ａを角形電池１に接触させている。
【００４０】
さらに、図１１ないし図２２のバッテリシステムは、冷却パイプ５６、６６、７６、８６を冷却プレート８、６８、７８、８８に内蔵する。冷却プレート８、６８、７８、８８は、銅やアルミニウムなどの金属板で、内蔵する冷却パイプ５６、６６、７６、８６で冷却される。冷却プレート８、６８、７８、８８は、電池ブロック３の底面に熱結合状態で絶縁されて固定される。この冷却プレート８、６８、７８、８８は、角形電池１を底面から冷却する。冷却プレート８、６８、７８、８８は、金属板を中空の箱形に加工して、内部に冷却パイプ５６、６６、７６、８６を配管して製作される。箱形の冷却プレート８、６８、７８、８８は、平行配管部５６Ａ、６６Ａ、７６Ａ、８６Ａのある冷却パイプ５６、６６、７６、８６を収納した状態で、さらに隙間に断熱材９や熱伝導材を充填して製作される。冷却パイプ５６、６６、７６、８６が電池ブロック３側の上面プレート８Ａ、６８Ａ、７８Ａ、８８Ａに接触、すなわち熱結合される冷却プレート８、６８、７８、８８は、内部の隙間にガラス繊維などの断熱材９が充填される。冷却パイプ５６、６６、７６、８６が上面プレート８Ａ、６８Ａ、７８Ａ、８８Ａを冷却するからである。冷却パイプが上面プレートに接触しない、すなわち熱結合されない冷却プレートは、内部の隙間にシリコン油などの熱伝導材が充填される。冷却パイプが熱伝導材を介して上面プレートを冷却するからである。ただ、冷却プレートは、内部に平行に貫通孔を設けて、ここに冷却パイプを挿入し、あるいは冷却パイプを挿入することなく、貫通孔を両端で連結して製作することもできる。冷却パイプ５６、６６、７６、８６が冷却プレート８、６８、７８、８８を介して角形電池１を冷却するバッテリシステムは、冷却プレート８、６８、７８、８８と角形電池１との熱伝導面積を広くして、冷却プレート８、６８、７８、８８で角形電池１を効率よく冷却できる。このため、冷却パイプ５６、６６、７６、８６で冷却プレート８、６８、７８、８８を効率よく冷却できる構造として、冷却パイプ５６、６６、７６、８６で角形電池１を効率よく冷却できる。
【００４１】
図１１ないし図１３のバッテリシステムは、冷却プレート８に内蔵する冷却パイプ５６の平行配管部５６Ａが角形電池１の真下に位置するように配管している。各々の角形電池１の真下に配管される平行配管部５６Ａは、冷却プレート８を介して角形電池１を底から冷却する。角形電池１の真下に配管される冷却パイプ５６の平行配管部５６Ａは、最も接近する角形電池１を効率よく冷却しながら、さらに冷却プレート８で冷却する熱エネルギーを拡散して、各々の角形電池１を均一に温度差が小さくなるように冷却する。
【００４２】
さらに、図１４ないし図１６のバッテリシステムは、冷却プレート６８に収納している冷却パイプ６６の平行配管部６６Ａを隣接する角形電池１の間に配管している。この冷却パイプ６６の平行配管部６６Ａは、隣接する角形電池１の間にあって、最も接近するふたつの角形電池１を冷却しながら、冷却プレート６８で冷却する熱エネルギーを拡散する。したがって、このバッテリシステムは、冷却パイプ６６の平行配管部６６Ａでもって、各々の角形電池１の温度差をより小さくして均一に冷却できる。
【００４３】
また、図１７ないし図２２のバッテリシステムは、冷却プレート７８、８８に収納する冷却パイプ７６、８６の平行配管部７６Ａ、８６Ａを、電池ブロック３の両端部と中央部で密度を変更している。図１７ないし図１９のバッテリシステムは、冷却プレート７８に内蔵している冷却パイプ７６の平行配管部７６Ａを、電池ブロック３の中央部において端部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、中央部の角形電池１をより効率よく冷却できる。このため、電池ブロック３の中央部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。また、図２０ないし図２２のバッテリシステムは、冷却パイプ８６の平行配管部８６Ａを、電池ブロック３の端部において中央部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、端部に積層される角形電池１をより効率よく冷却できる。このため、電池ブロック３の端部の角形電池１の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。
【００４４】
さらに、図２３ないし図２６のバッテリシステムは、角形電池１０１を横倒しにする姿勢で積層して電池ユニット１０２とし、２個の電池ユニット１０２を直線状に連結して１列の電池ブロック１０３とすると共に、２列の電池ブロック１０３を互いに平行に並べて配置している。２列の電池ブロック１０３は、角形電池１０１の底面を互いに対向する姿勢として、すなわち、正負の出力端子１０５を設けた面が互いに左右の逆方向に位置する姿勢で配置している。各電池ユニット１０２は、複数の角形電池１０１を積層して、電池ホルダー１０４で固定している。この電池ホルダー１０４は、積層する角形電池１０１を挟着する一対の挟着プレート１１０と、この挟着プレート１１０を連結する連結材１１１からなる。直線状に連結される２組の電池ユニット１０２は、正負の電極端子１０５をバスバー１１５で連結して、互いに直列に接続している。
【００４５】
さらに、２列に配列される電池ブロック１０３は、間に隙間を設けて、この隙間に冷却パイプ１０６または冷却プレート１１８を配置して、電池ブロック１０３の側面に熱結合状態で配置している。図２３ないし図２５に示すバッテリシステムは、２列に配列される電池ブロック１０３の間に冷却パイプ１０６を配置しており、この冷却パイプ１０６で角形電池１０１を冷却している。冷却パイプ１０６は、図２５に示すように、対向して配置される角形電池１０１の底面に、左右の両面を直接に接触させる状態で配管している。いいかえると、冷却パイプ１０６を、２列の電池ブロック１０３で挟着して、冷却パイプ１０６の両面に角形電池１０１の底面を接触させている。この冷却パイプ１０６も、図２４に示すように、平行に配管される平行配管部１０６Ａの端をＵ曲部で連結する形状に金属管を折曲加工して製作している。平行配管部１０６Ａは同一面内にあって、両側に位置する電池ブロック１０３の表面に熱結合している。この冷却パイプ１０６は、左右の両面を、対向する角形電池１０１の底面に接触させて、両側の角形電池１０１を同時に冷却する。したがって、２列に配列される電池ブロック１０３の角形電池１０１を、効率よく、しかも均一に冷却できる。
【００４６】
図２５の冷却パイプ１０６は、断面形状を円形としている。ただ、冷却パイプは、扁平部を有する断面形状として、この扁平部を角形電池の表面に広い面積で接触させることもできる。とくに、扁平部を有する冷却パイプは、その断面形状を長方形や長円形として、対向する両面に扁平部を設けることができる。この冷却パイプは、両面に設けた扁平部を両側に位置する角形電池の表面に接触させて、両側の角形電池を効率よく冷却できる。
【００４７】
さらに、図２６のバッテリシステムは、２列に配列される電池ブロック１０３の間に冷却プレート１１８を配置しており、この冷却プレート１１８で角形電池１０１を冷却している。冷却プレート１１８は冷却パイプ１１６を内蔵しており、この冷却パイプ１１６を介してプレート１１８を冷却している。冷却プレート１１８は、金属板を中空の箱形に加工して、内部に冷却パイプ１１６を配管している。図の冷却プレート１１８は、冷却パイプ１１６の両側に位置して、冷却パイプ１１６に熱結合される一対の対向プレート１１８Ａを備え、この対向プレート１１８Ａを対向する角形電池１０１の表面に接触させている。図の冷却プレート１１８は、平行配管部１１６Ａのある冷却パイプ１１６を、一対の対向プレート１１８Ａで挟着すると共に、さらに隙間に断熱材９を充填して製作している。このように、対向プレート１１８Ａを介して角形電池１０１に接触する冷却プレート１１８は、対向プレート１１８Ａと角形電池１０１との熱伝導面積を広くして、冷却プレート１１８で角形電池１を効率よく冷却できる。とくに、この冷却プレート１１８は、一対の対向プレート１１８Ａを、対向する角形電池１０１の表面に接触させて、両側の角形電池１０１を同時に冷却する。したがって、２列に配列される電池ブロック１０３の角形電池１０１を、効率よく、しかも均一に冷却できる。
【００４８】
図２６の冷却パイプ１１６は、断面形状を円形としているが、冷却パイプは、両面に扁平部を有する断面形状として、この扁平部を対向プレートに広い面積で接触させることもできる。この冷却パイプは、たとえば、その断面形状を長方形や長円形として、両面に設けた扁平部を一対の対向プレートの内面に接触させる。この冷却プレートも、冷却パイプで効率よく冷却される一対の対向プレートを介して、両側の角形電池を効率よく冷却できる。
【００４９】
冷媒供給機７、２７は、冷却パイプに冷媒を供給する。冷媒は、気化熱で冷却パイプを冷却するものと、水や油のように冷却された液体で冷却パイプを冷却するものが使用される。気化熱で冷却パイプを冷却する冷媒を供給する冷媒供給機７は、図２、図４、図１２、図１７、図２０、及び図２４に示すように、冷却パイプ６、２６、５６、７６、８６、９６、１０６から排出されるガス状の冷媒を加圧するコンプレッサ１２と、このコンプレッサ１２で加圧された気体状の冷媒を冷却して液化させるコンデンサー１３と、コンデンサー１３で液化された冷媒を冷却パイプ６、２６、５６、７６、８６、９６、１０６の平行配管部６Ａ、２６Ａ、５６Ａ、７６Ａ、８６Ａ、９６Ａ、１０６Ａに供給する膨張弁１４とを備える。この冷媒供給機７は、膨張弁１４から供給される冷媒を平行配管部６Ａ、２６Ａ、５６Ａ、７６Ａ、８６Ａ、９６Ａ、１０６Ａで気化させて、大きな気化熱で平行配管部６Ａ、２６Ａ、５６Ａ、７６Ａ、８６Ａ、９６Ａ、１０６Ａを冷却する。このため、冷却パイプ６、２６、５６、７６、８６、９６、１０６の平行配管部６Ａ、２６Ａ、５６Ａ、７６Ａ、８６Ａ、９６Ａ、１０６Ａを効率よく低温に冷却できる。
【００５０】
冷媒を冷却された水や油とする冷媒供給機２７は、図１４に示すように、水や油などの冷媒を循環させる循環ポンプ２２と、この循環ポンプ２２で循環される冷媒を冷却する熱交換器２３とを備える。循環ポンプ２２は、冷媒を冷却パイプ６６と熱交換器２３に循環する。熱交換器２３は、循環される冷媒を冷却する。この熱交換器２３は、たとえば冷却空気を強制送風して冷媒を冷却し、あるいは熱交換器２３を冷却液２４に浸漬して冷却液２４で冷却する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図３】図１に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図５】図４に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図６】図４に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例にかかるバッテリシステムの底面斜視図である。
【図８】図７に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例にかかるバッテリシステムの底面斜視図である。
【図１０】図９に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図１２】図１１に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図１３】図１１に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図１５】図１４に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図１６】図１４に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図１７】本発明の第７の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図１８】図１７に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図１９】図１７に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図２０】本発明の第８の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図２１】図２０に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図２２】図２１に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図２３】本発明の第１０の実施例にかかるバッテリシステムの斜視図である。
【図２４】図２３に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図２５】図２３に示すバッテリシステムの垂直横断面図である。
【図２６】本発明の第１１の実施例にかかるバッテリシステムの垂直横断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…角形電池                    １Ａ…開口部
２…電池ユニット
３…電池ブロック
４…電池ホルダー
５…電極端子
６…冷却パイプ                  ６Ａ…平行配管部
６ａ…扁平部
７…冷媒供給機
８…冷却プレート                ８Ａ…上面プレート
９…断熱材
１０…挟着プレート
１１…連結材                    １１Ａ…折曲片
１２…コンプレッサ
１３…コンデンサー
１４…膨張弁
２２…循環ポンプ
２３…熱交換器
２４…冷却液
２６…冷却パイプ                ２６Ａ…平行配管部
２６ａ…扁平部
２７…冷媒供給機
３６…冷却パイプ                ３６Ａ…平行配管部
３６ａ…扁平部
４６…冷却パイプ                ４６Ａ…平行配管部
４６ａ…扁平部
５６…冷却パイプ                ５６Ａ…平行配管部
６６…冷却パイプ                ６６Ａ…平行配管部
６８…冷却プレート              ６８Ａ…上面プレート
７６…冷却パイプ                ７６Ａ…平行配管部
７８…冷却プレート              ７８Ａ…上面プレート
８６…冷却パイプ                ８６Ａ…平行配管部
８８…冷却プレート              ８８Ａ…上面プレート
１０１…角形電池
１０２…電池ユニット
１０３…電池ブロック
１０４…電池ホルダー
１０５…電極端子
１０６…冷却パイプ              １０６Ａ…平行配管部
１１０…挟着プレート
１１１…連結材
１１５…バスバー
１１６…冷却パイプ              １１６Ａ…平行配管部
１１８…冷却プレート            １１８Ａ…対向プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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